火電廠(chǎng)綜合節(jié)水降耗技術(shù)改造實(shí)踐

張 振 張 林 郭 林 任華玉 劉興民

某電廠(chǎng)一期為2×200MW機(jī)組（后改造擴(kuò)容為220MW），二期為2×300MW機(jī)組，裝機(jī)容量1040MW，2006年全年水耗量曾達(dá)到2400萬(wàn)m3。為了減少水耗，降低發(fā)電成本，進(jìn)行了生產(chǎn)區(qū)域水平衡測(cè)試，摸清全廠(chǎng)取水、用水和耗水情況及各類(lèi)用水之間的關(guān)系。根據(jù)測(cè)試結(jié)果及用水現(xiàn)狀，開(kāi)展了節(jié)水技術(shù)研究和探索實(shí)踐。通過(guò)一系列技術(shù)改造，發(fā)電水耗由2007年的3.59kg/kW·h下降到2011年的2.62kg/（kW·h），降本增效顯著。

一、電廠(chǎng)耗水狀況

1.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)耗水

汽機(jī)凝結(jié)器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，通過(guò)自然通風(fēng)冷卻塔來(lái)冷卻水溫，其耗水由排污、蒸發(fā)及風(fēng)吹損失三個(gè)部分組成，其中蒸發(fā)損失最大，是第一大耗水點(diǎn)。

（1）蒸發(fā)損失。這部分水損失主要由大氣環(huán)境溫度決定，氣溫越高水發(fā)損失越大，據(jù)統(tǒng)計(jì)一期兩臺(tái)220MW機(jī)組僅夏季蒸發(fā)損失就達(dá)700m3/h。

（2）排污損失。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水損失主要是在排污損失上，而排污損失則主要與循環(huán)冷卻水的濃縮倍率有關(guān)。

（3）風(fēng)吹損失。自然通風(fēng)冷卻塔的風(fēng)吹損失與是否安裝除水器有關(guān)，安裝后可降至0.1%以?xún)?nèi)，當(dāng)冷卻水量變大時(shí)，風(fēng)吹損失水量相應(yīng)加大，風(fēng)損量約為50m3/h。

2.工業(yè)用水系統(tǒng)耗水

（1）電廠(chǎng)各類(lèi)表面式冷卻器的用水為循環(huán)水，回水返回冷卻塔，該項(xiàng)用水雖然對(duì)水質(zhì)要求不高，但用量較大。

（2）引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、磨煤機(jī)、一次風(fēng)機(jī)和各種泵等轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械軸承冷卻用水和其他用水由循環(huán)水系統(tǒng)供水，回水至綜合水池（用于鍋爐沖渣）。這部分水量較小，要求水中碳酸鹽硬度小于 5mol/l，pH=6.5～9.6,懸浮物小于 50～100mg/l。

（3）汽輪機(jī)主汽門(mén)、主給水泵機(jī)械密封等處的冷卻用水量較小，用凝結(jié)水，回水至凝結(jié)器。

3.鍋爐補(bǔ)充水（除鹽水）

正常水汽循環(huán)損失為全廠(chǎng)鍋爐蒸發(fā)量的2%,其中排污為1%,加上澡堂洗浴及冬季熱網(wǎng)用汽（水）等，全年全廠(chǎng)機(jī)組補(bǔ)水率在3%左右。

4.鍋爐除渣排灰用水

沖渣、除灰系統(tǒng)用水與除塵方式及灰渣量等因素有關(guān)，該廠(chǎng)原設(shè)計(jì)采用電除塵器、低濃度水力沖渣除灰系統(tǒng)，其灰水比往往超過(guò)1∶18，年耗水量達(dá)700萬(wàn)m3，是該廠(chǎng)第二大耗水點(diǎn)。

5.鍋爐脫硫系統(tǒng)用水

脫硫系統(tǒng)為2009年建成投運(yùn)，脫硫系統(tǒng)用水主要是補(bǔ)充制漿用水和管道系統(tǒng)沖洗用水。按照設(shè)計(jì)要求，整個(gè)脫硫系統(tǒng)的耗水量主要是煙氣帶走的水量，其次為石膏含水，大約230m3/h。投產(chǎn)初期，設(shè)備運(yùn)行不正常，耗水量達(dá)到490m3/h，2010年前5個(gè)月與2009年同比耗水量和水費(fèi)支出都有較大上升（表1）。

表1 2007—2011年水耗有關(guān)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

二、節(jié)水改造實(shí)踐

1.建灰渣預(yù)沉淀池減少?zèng)_渣用水量

2×200MW機(jī)組原設(shè)計(jì)為水力沖渣，即鍋爐排渣在沖渣泵高壓水的沖動(dòng)下沿渣溝進(jìn)入渣漿池，通過(guò)渣漿泵打至儲(chǔ)灰場(chǎng)，該生產(chǎn)工藝灰水比低，用水量大，如果減少水量，就會(huì)造成泵和排渣管堵塞。為減少?zèng)_渣水量，在原灰渣池前增建了沉渣池，鍋爐的沖渣水經(jīng)沉渣池沉淀后再進(jìn)入灰渣池，由排渣泵打至儲(chǔ)灰場(chǎng)。沉淀后的爐渣用撈渣機(jī)撈出外賣(mài)綜合利用，每年?duì)t渣外賣(mài)量約7000～8000t，可節(jié)約沖渣水量300萬(wàn)m3，同時(shí)減輕了對(duì)除灰設(shè)備及管道的磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，減少了維修費(fèi)用。

2.電除塵器由水力沖灰改為氣力排灰

2×200MW機(jī)組除灰系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為水力除灰，主要工作流程是將除塵器收集下的粉煤灰按一定比例與水混合后形成漿液，漿液流至一期渣漿池，通過(guò)灰漿泵輸送至灰場(chǎng)。水力除灰不僅耗水量大、綜合電耗高，而且灰渣回收利用用途小，價(jià)值低。隨著國(guó)家對(duì)土燒磚的禁止和粉煤灰綜合利用技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，粉煤灰做為多種新型建筑材料主要原料和其他材料，其用途和需求量越來(lái)越大，市場(chǎng)供不應(yīng)求，為此，2010年底對(duì)2×220MW機(jī)組由原設(shè)計(jì)的水力除灰方式改為氣力干排灰，干灰送至附近的建材廠(chǎng)，制作水泥、空心磚、汽塊磚等。改造后，按照歷年運(yùn)行6500h計(jì)算，每年節(jié)約用水量為208萬(wàn)m3，不僅可減少向灰場(chǎng)的污水排放量，延長(zhǎng)灰場(chǎng)的使用年限，而且減少了原水泵、提升水泵、渣漿泵等各級(jí)泵電耗，提高了粉煤灰利用價(jià)值和范圍，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益顯著。

3.冷卻水塔淋水區(qū)優(yōu)化配水布置

2×200MW機(jī)組擴(kuò)容改造為220MW后，每臺(tái)每年發(fā)電量增加1.5億kW·h,排入凝結(jié)器的蒸汽量增加28萬(wàn)m3（機(jī)組冷卻循環(huán)水量增加1000萬(wàn)m3），真空降低，要保持原來(lái)的真空度，就需提高循環(huán)水泵的出力，通過(guò)增大循環(huán)水流量帶走這部分增加的熱量，但改造投資很大。鑒于機(jī)組循環(huán)冷卻水塔由于淋水不均而造成的冬季結(jié)冰、夏季換熱不充分、換熱效率低的問(wèn)題，在對(duì)冷卻塔空氣動(dòng)力場(chǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)和分析論證基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)對(duì)冷卻塔優(yōu)化配水布置，提高換熱效率來(lái)保持凝結(jié)器真空的技術(shù)方案：將配水系統(tǒng)母管（選用Φ315mm和Φ200mm兩種規(guī)格）加以延伸（原塔內(nèi)母管部分），延伸部分主要用于塔壁外區(qū)，配水區(qū)分為內(nèi)、中、外三個(gè)區(qū)（循環(huán)冷卻水塔原設(shè)計(jì)配水為內(nèi)外圍二個(gè)區(qū)）。增加外圍淋水量，充分利用塔壁外區(qū)的冷卻面積。內(nèi)圍噴濺裝置數(shù)量不變，噴嘴口徑從原來(lái)Φ30mm減小為Φ28mm，淋水密度降至5.5t/m2。中圍配水增加224套，噴濺裝置噴嘴口徑不變，仍采用Φ30mm，中圍配水淋水密度達(dá)到6.3t/m2。外圍配水增加噴濺裝置244套，噴濺裝置噴嘴口徑采用Φ32mm，外圍配水淋水密度達(dá)到達(dá)到7.1t/m2。這樣就使內(nèi)圍配水流向中、外圍，均衡了冷卻塔內(nèi)氣水比例，冷卻塔的冷卻能力得到充分發(fā)揮。水塔噴淋裝置優(yōu)化后，降低冷卻循環(huán)水溫1.5℃，相當(dāng)于每年增加5000萬(wàn)m3循環(huán)水流量，在滿(mǎn)足機(jī)組增容后真空需要的同時(shí)，年節(jié)水20萬(wàn)m3。

4.循環(huán)水系統(tǒng)冬季運(yùn)行由“一機(jī)一塔”方式改為“一塔帶兩機(jī)”

2×300MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)采用單機(jī)單循環(huán)泵單元制運(yùn)行方式，機(jī)組在180MW、210MW、240MW三個(gè)工況下，真空分別為-95.1kPa、-95.1kPa、-94.6kPa，4 號(hào)汽輪機(jī)凝結(jié)器循環(huán)水的平均溫升分別為5.5℃、6.4℃、7.2℃，循環(huán)泵的容量有部分富余，在環(huán)境溫度低的冬季，機(jī)組真空達(dá)到-98kPa以上，根據(jù)制造廠(chǎng)家提供的真空修正曲線(xiàn)，機(jī)組真空達(dá)到-96kPa時(shí)熱耗變化率最小，超過(guò)這個(gè)數(shù)值汽輪機(jī)余速損失增加。另外冬季運(yùn)行水塔結(jié)冰嚴(yán)重，同時(shí)鑒于循環(huán)泵電機(jī)功率高、耗電量多等不利于機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原因，經(jīng)計(jì)算分析，在滿(mǎn)足循環(huán)水安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和冬季供暖工況的基礎(chǔ)上，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)施了兩機(jī)一塔一泵運(yùn)行方式改造。改造實(shí)施后實(shí)現(xiàn)冬季節(jié)水、節(jié)電雙節(jié)目標(biāo)。單塔運(yùn)行，可減少循環(huán)水蒸發(fā)50m3/h，按冬季運(yùn)行120天計(jì)，總計(jì)節(jié)水14.4m3，同時(shí)節(jié)約循環(huán)水泵電費(fèi)210萬(wàn)元。

5.回收排放廢水按質(zhì)梯次利用

（1）生活污水、工業(yè)廢水及鍋爐沖渣水分別經(jīng)污水泵、灰渣泵排到電廠(chǎng)灰場(chǎng)，經(jīng)過(guò)自然沉淀、澄清和灰場(chǎng)內(nèi)大量蘆葦?shù)纳幚恚渲械挠袡C(jī)物得到凈化，到達(dá)排水口處已基本達(dá)到鍋爐沖渣水質(zhì)的要求。為此，在灰場(chǎng)排水末端安裝了回收水泵，每天回收約8000m3用于鍋爐渣井水封和沖渣。

（2）化學(xué)車(chē)間有兩套制水設(shè)備，平均每?jī)商煸偕淮?，每次產(chǎn)生的正洗廢水原來(lái)是通過(guò)地溝排至綜合水池，后化驗(yàn)正洗廢水的含鹽量小于原水含鹽量，因此對(duì)各離子交換器的正洗排水門(mén)進(jìn)行改造，通過(guò)在排水門(mén)前將正洗排水管串連導(dǎo)入反洗水箱，從反洗水箱出口用管道聯(lián)至反洗水泵，反洗泵將其送入過(guò)濾器，替代部分原水制取除鹽水，此項(xiàng)改造每年回收正洗水3.6萬(wàn)m3。

6.完善脫硫系統(tǒng)用水計(jì)量與考核

根據(jù)脫硫工藝流程和用水單元的特點(diǎn)，新增了循環(huán)水至脫硫工藝水、清水泵至脫硫工藝水、脫硫公用區(qū)工藝水和石膏沖洗水等12臺(tái)流量計(jì)，完善了脫硫系統(tǒng)的用水計(jì)量系統(tǒng)和用水考核定額，使脫硫用水量大幅下降，目前脫硫耗水量基本控制在240m3/h左右，年節(jié)水約162.5萬(wàn)m3。

四、效果

通過(guò)上述一系列運(yùn)行調(diào)整和技術(shù)改造措施，電廠(chǎng)在保證各種冷卻器換熱效果、機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，發(fā)電水耗和發(fā)電用水總量（表1）及水費(fèi)大幅度下降。

W13.04-37